CN106638177B - 一种有砟线路连续卸砟的过程控制方法 - Google Patents

一种有砟线路连续卸砟的过程控制方法 Download PDF

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    • E01B27/02—Placing the ballast; Making ballastway; Redistributing ballasting material; Machines or devices therefor; Levelling means

Abstract

本发明公开了一种有砟线路连续卸砟的过程控制方法，其特征是：对于卸砟车在道床上的卸砟是将卸砟车在轨道上连续行驶，针对整条补砟线路，根据测量获得的缺省道砟量实现同步卸砟。本发明通过测量和卸砟的一体化，实现铁路道砟补充的全自动化，有效提高铁路道砟卸载的精度、效率，避免道砟的卸载不均，减少劳动强度，降低施工成本。

Description

一种有砟线路连续卸砟的过程控制方法
技术领域
本发明涉及有砟线路连续卸砟的过程控制方法，应用于有砟线路施工中的卸砟作业。
背景技术
有砟线路的施工分为五个作业步骤：路基交接、底砟铺设、枕木钢轨铺设及粗调、面砟补充、精调作业；其中面砟补充与精调作业不是一次结束的工序，需要循环作业约四次，每一次的精调作业都要在面砟补充完成的前提下进行。面砟施工是其中一项重要的工作，能否快速补充道砟关系到工程的进度；能否精确补砟做到不盈亏、不重复倒运更是与经济效益直接相关。目前针对有砟轨道的道砟施工仍然采用传统方法，其主要问题包括：
1、作业不连续，效率低下
在传统的施工方法中，面砟施工不能够实现连续作业，尤其是在后期精调作业期间面砟补充作业。由于补砟区域并非均匀分布，施工中首先由人工对补砟区域进行调查，现场比对里程，在完成一段区域的卸砟之后，寻找下一卸砟区域继续卸载，效率低下。
2、卸砟不均匀
人工调查线路道砟缺省量，是凭借施工人员的经验人工判断补砟区域，施工中常有卸砟不均的情况发生，直接导致道砟人工倒运费用的增加。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种有砟线路卸砟过程控制方法，以提高配砟精度，避免道砟浪费，减少劳动力投入，降低施工成本。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明有砟线路连续卸砟的过程控制方法的特点是：对于卸砟车在道床上的卸砟是将卸砟车在轨道上连续行驶，针对整条补砟线路，根据测量获得的缺省道砟量实现卸砟车连续行驶中的同步卸砟。
本发明过程控制方法的特点也在于：
所述卸砟车是由机车牵引若干车厢，各车厢具有各自独立的自动卸砟口，在机车前端设置断面扫描仪，利用断面扫描仪对于处在机车前端下方的道床断面进行扫描，并根据扫描信自计算获得所在断面的缺省道砟量，在机车内设置有里程计；对于卸砟车在道床上的卸砟是以卸砟车在轨道上连续行驶，根据测量获得的缺省道砟量实现同步卸砟；
所述控制方法按如下步骤进行：
步骤1、作业前的数据采集
a、根据卸砟车的结构尺寸，计算获得所述断面扫描仪及各车厢卸砟口与里程计之间的相对里程；
b、线路线形资料的采集
根据设计资料获得各里程段的设计道床结构，所述道床结构包括：道床顶宽、道床厚度、道岔边坡坡度和道床砟尖堆高尺寸，所述道床结构是由道床断面上八个特征点的相对坐标值所表征；设置道床的相对坐标系的原点O为线路钢轨的中心点；
c、测定各车厢卸砟口的开启过程和关闭过程的耗时，按照补砟预设定的机车最大行驶速度，确定卸砟单元的长度s；
d、将卸砟车每节车厢的道砟数量分别存储，建立道砟存量数据库；所述道砟存量数据库随着卸砟作业同步更新；
步骤2、卸砟作业
a、将卸砟车由机车牵引至卸砟起点，将里程计调整为卸砟起点的铁路里程；根据断面扫描仪及各车厢卸砟口与里程计之间的相对里程，计算获得断面扫描仪及各车厢卸砟口的绝对里程；
b、根据里程计测定当前机车速度v，根据当前机车速度v计算获得在当前机车速度v下，单个车厢卸砟口针对长度为s的一个卸砟单元的最大卸砟量N；
d、道砟测量
道砟测量是随着机车的行驶，由断面扫描仪进行实施扫描，利用扫描获得的实际道床结构，将所述实际道床结构与设计道床结构进行比较，从而确定所在断面需要补充道砟的截面面积，通过积分计算获得一个卸砟单元的缺省道砟量M；
e、确定卸砟车厢的数据及车厢号
根据一个卸砟单元的缺省道砟量M与单个车厢在一个卸砟单元的最大卸砟量N计算获得参与对应卸砟单元进行卸砟的车厢数量P；
根据每个车厢内实有道砟数量和所述车厢数量P计算获得参与对应卸砟单元进行卸砟的各车厢编号；
f、卸砟
当参与卸砟的车厢卸砟口到达卸砟单元位置时，开启卸砟口，在本卸砟单元的卸砟后，根据下一卸砟单元的卸砟量判断卸砟与否。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明中卸砟车在轨道上连续行驶，针对整条补砟线路，根据测量获得的缺省道砟量实现同步卸砟，极大地提高了施工效率。
2、本发明中设置断面扫描仪，卸砟区域及卸砟数量是根据采集数据计算获得，极大地提高了补砟精度，减少了卸砟不均产生的人工倒运道砟的费用，增加了经济效益。
3、本发明利用八个特征点描述道床结构的外轮廓线，可以精确地描述道床的结构，数据精确。
4、本发明的卸砟单元长度结合速度精确计算获得，通过在20-30米之间，传统方法中的卸砟单元长度为50-100米，卸砟单元长度的缩短使过程控制中反应更加灵敏。
5、针对本发明过程控制方法设置控制模块，利用计算机进行数据处理，最终控制卸砟口的自动启闭，实现全过程自动，极大地减少了人力消耗，提高线路施工的自动化程度。
附图说明
图1为本发明卸砟车卸砟过程示意图；
图2为本发明中以八个特征点所表征的道床结构示意图；
图中标号：1机车，2车厢，3卸砟口，4断面扫描仪。
具体实施方式
如图1所示，本实施例中卸砟车是由机车1牵引若干车厢2，各车厢2具有各自独立的可自动卸砟的卸砟口3，在机车前端设置断面扫描仪4，利用断面扫描仪4对于处在机车前端下方的道床断面进行扫描，并根据扫描信自计算获得所在断面的缺省道砟量，在机车内设置有里程计；对于卸砟车在道床上的卸砟是以卸砟车在轨道上连续行驶，根据测量获得的缺省道砟量实现同步卸砟。
本实施例中针对有砟线路进行连续卸砟的过程控制方法按如下步骤进行：
步骤1、作业前的数据采集
a、根据卸砟车的结构尺寸，计算获得所述断面扫描仪及各车厢卸砟口与里程计之间的相对里程。
b、线路线形资料的采集
根据设计资料获得各里程段的设计道床结构，所述道床结构包括：道床顶宽、道床厚度、道岔边坡坡度和道床砟尖堆高尺寸，所述道床结构是由道床断面上八个特征点的相对坐标值所表征；设置道床的相对坐标系的原点O为线路钢轨的中心点；如图2所示，八个特征点分别是特征点a、b、c、d、e、f、g以及特征点h；其中，特征点a和特征点h为路肩延伸点，特征点b和特征点g为道床砟脚，特征点c和特征点f为道床砟尖，特征点d和特征点e用于描述枕木槽道砟线。
c、测定各车厢卸砟口的开启过程和关闭过程的耗时，按照补砟预设定的机车最大行驶速度，确定卸砟单元的长度s。
卸砟单元的长度s与机车运行速度，以及断面扫描仪的扫描速度相关，按照卸砟车正常5km/h速度，断面扫描仪采用激光扫描仪，其扫描频率可达到500Hz，理论上计算可达到3mm每个断面。卸砟车的卸砟需要开启和关闭卸砟口进行作业，由于道砟的重量较大、卸砟口的开关速度较低，正常速度下开启和关闭分别按照5秒计，按照卸砟车正常5km/h速度，则最小步长在13.9米；通过综合比较，最小步长的确定是在于卸砟口的开关速度，实际测定各车厢卸砟口的开启过程和关闭过程合计用时为t，按照补砟预设定的最大行驶速度v，确定卸砟单元的长度s为：s＝v×t。
d、将卸砟车每节车厢的道砟数量分别存储，建立道砟存量数据库；所述道砟存量数据库随着卸砟作业同步更新。
步骤2、卸砟作业
a、将卸砟车由机车牵引至卸砟起点，将里程计调整为卸砟起点的铁路里程；根据断面扫描仪及各车厢卸砟口与里程计之间的相对里程，计算获得断面扫描仪及各车厢卸砟口的绝对里程。
b、根据里程计测定当前机车速度v，根据当前机车速度v计算获得在当前机车速度v下，单个车厢卸砟口针对长度为s的一个卸砟单元的最大卸砟量N；由于机车行进过程中的速度并不是恒定值，因此，将速度划分为不同的档，比如：车速小于3km/h为I档，3-5km/h为II档等。
d、道砟测量
道砟测量是随着机车的行驶，由断面扫描仪进行实施扫描，利用扫描获得的实际道床结构，将所述实际道床结构与设计道床结构进行比较，从而确定所在断面需要补充道砟的截面面积，通过积分计算获得一个卸砟单元的缺省道砟量M；其中设计道床的结构是由道床断面上八个特征点的相对坐标值所表征，实际道床截面是由断面扫描仪所获取的实际反射回的点位组成的道床外轮廓线。
e、确定卸砟车厢的数据及车厢号
根据一个卸砟单元的缺省道砟量M与单个车厢在一个卸砟单元的最大卸砟量N计算获得参与对应卸砟单元进行卸砟的车厢数量P。
根据每个车厢内实有道砟数量和所述车厢数量P计算获得参与对应卸砟单元进行卸砟的各车厢编号。
f、卸砟
当参与卸砟的车厢卸砟口到达卸砟单元位置时，开启卸砟口，在本卸砟单元的卸砟后，根据下一卸砟单元的卸砟量判断卸砟与否。
图1所示，自卸砟单元起点A至卸砟单元终点B，其间的区间为卸砟单元P，在第一车厢中有第一车厢卸砟口C，在第二车厢中有第二车厢卸砟口D，图1中的(I)、(II)和(III)分别为机车作业过程中的三个位置状态，其中：
图1中(I)示意为：机车开始进入卸砟单元P，断面扫描仪E处在卸砟起点A，启动断面扫描仪E，开始连续扫描；
图1中(II)示意为：断面扫描仪E已经完成对卸砟单元P的测量，第一车厢卸砟口C到达卸砟起点A，根据断面扫描仪采集获得的信息，通过数据处理控制第一车厢卸砟口C开启，开始卸砟；
图1中(III)示意为：第二车厢卸砟口D进入卸砟单元继续卸砟。

Claims (1)

1.一种有砟线路连续卸砟的过程控制方法，其特征是：对于卸砟车在道床上的卸砟是将卸砟车在轨道上连续行驶，针对整条补砟线路，根据测量获得的缺省道砟量实现卸砟车连续行驶中的同步卸砟；
所述卸砟车是由机车(1)牵引若干车厢(2)，各车厢(2)具有各自独立的可自动卸砟的卸砟口(3)，在机车前端设置断面扫描仪(4)，利用断面扫描仪(4)对于处在机车前端下方的道床断面进行扫描，并根据扫描信息计算获得所在断面的缺省道砟量，在机车内设置有里程计；对于卸砟车在道床上的卸砟是以卸砟车在轨道上连续行驶，根据测量获得的缺省道砟量实现同步卸砟；所述过程控制方法按如下步骤进行：
步骤1、作业前的数据采集
a、根据卸砟车的结构尺寸，计算获得所述断面扫描仪及各车厢卸砟口与里程计之间的相对里程；
b、线路线形资料的采集
根据设计资料获得各里程段的设计道床结构，所述道床结构包括：道床顶宽、道床厚度、道岔边坡坡度和道床砟尖堆高尺寸，所述道床结构是由道床断面上八个特征点的相对坐标值所表征；设置道床的相对坐标系的原点O为线路钢轨的中心点；所述八个特征点分别是特征点a和特征点h为路肩延伸点，特征点b和特征点g为道床砟脚，特征点c和特征点f为道床砟尖，特征点d和特征点e用于描述枕木槽道砟线；
c、测定各车厢卸砟口的开启过程和关闭过程的耗时，按照补砟预设定的机车最大行驶速度，确定卸砟单元的长度s，s＝v×t；t为实际测定获得的各车厢卸砟口的开启过程和关闭过程合计用时；
d、将卸砟车每节车厢的道砟数量分别存储，建立道砟存量数据库；所述道砟存量数据库随着卸砟作业同步更新；
步骤2、卸砟作业
a、将卸砟车由机车牵引至卸砟起点，将里程计调整为卸砟起点的铁路里程；根据断面扫描仪及各车厢卸砟口与里程计之间的相对里程，计算获得断面扫描仪及各车厢卸砟口的绝对里程；
b、根据里程计测定当前机车速度v，根据当前机车速度v计算获得在当前机车速度v下，单个车厢卸砟口针对长度为s的一个卸砟单元的最大卸砟量N；由于机车行进过程中的速度并不是恒定值，因此，将速度划分为不同的档，车速小于3km/h为I档，3-5km/h为II档；
d、道砟测量
道砟测量是随着机车的行驶，由断面扫描仪进行实施扫描，利用扫描获得的实际道床结构，将所述实际道床结构与设计道床结构进行比较，从而确定所在断面需要补充道砟的截面面积，通过积分计算获得一个卸砟单元的缺省道砟量M；设计道床的结构是由道床断面上八个特征点的相对坐标值所表征，实际道床截面是由断面扫描仪所获取的实际反射回的点位组成的道床外轮廓线；
e、确定卸砟车厢的数据及车厢号
根据一个卸砟单元的缺省道砟量M与单个车厢在一个卸砟单元的最大卸砟量N计算获得参与对应卸砟单元进行卸砟的车厢数量P；根据每个车厢内实有道砟数量和所述车厢数量P计算获得参与对应卸砟单元进行卸砟的各车厢编号；
f、卸砟
当参与卸砟的车厢卸砟口到达卸砟单元位置时，开启卸砟口，在本卸砟单元的卸砟后，根据下一卸砟单元的卸砟量判断卸砟与否；
自卸砟单元起点A至卸砟单元终点B，其间的区间为卸砟单元P，在第一车厢中有第一车厢卸砟口C，在第二车厢中有第二车厢卸砟口D，机车开始进入卸砟单元P，断面扫描仪E处在卸砟起点A，启动断面扫描仪E，开始连续扫描；在断面扫描仪E完成对卸砟单元P的测量，第一车厢卸砟口C到达卸砟起点A时，根据断面扫描仪采集获得的信息，通过数据处理控制第一车厢卸砟口C开启，开始卸砟；后续第二车厢卸砟口D进入卸砟单元P继续卸砟。
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